开关电源装置的制造方法_3

文档序号:9473680阅读:来源:国知局
连接的一个输入端子侧,当驱动切换信号为高电平时,切换到经由延迟电路40与或非电 路NOR 1的输出端子连接的另一个输入端子侧。
[0052] 在驱动切换信号为低电平而被指示通常驱动的状态下,当或非电路NOR 1的输出 信号为高电平时,第1接通用开关元件21与第2接通用开关元件22都接通,并且,第1断 开用开关元件23断开,或电路OR 42的输出成为高电平,所以第2断开用开关元件24也断 开。由此,如图4(a)所示,经由并联连接的第1接通驱动电阻31和第2接通驱动电阻32 对开关元件Ql的栅极进行充电。
[0053] 在驱动切换信号为低电平而被指示通常驱动的状态下,当或非电路NOR 1的输出 信号反转为低电平时,第1接通用开关元件21与第2接通用开关元件22都断开,并且,第 1断开用开关元件23接通,或电路OR 42的输出成为低电平,所以第2断开用开关元件24 也接通。由此,如图4(a)所示,被充电给开关元件Ql的栅极的电荷经由并联连接的第1断 开驱动电阻33和第2断开驱动电阻34而放电。
[0054] 与此相对,在驱动切换信号为高电平而被指示软驱动的状态下,或非电路NOR 1 的输出信号经由延迟电路40被输入到第2接通用开关元件22。延迟电路40是使或非电路 NOR 1的输出信号的上升延迟的电路。因此,当或非电路NOR 1的输出信号为高电平时,首 先仅第1接通用开关元件21接通,如图4(b)所示,仅经由第1接通驱动电阻31对开关元 件Ql的栅极进行充电。并且,在经过了延迟电路40中设定的延迟时间Td后,第2接通用 开关元件22接通,经由并联连接的第1接通驱动电阻31和第2接通驱动电阻32对开关元 件Ql的栅极进行充电。此外,当或非电路NORl的输出信号为高电平时,第1断开用开关元 件23断开,或电路42的输出也为高电平,所以第2断开用开关元件24也断开。如图4(b) 所示,延迟电路40中设定的延迟时间Td被设定为仅经由第1接通驱动电阻31而被充电的 开关元件Ql的栅极电压Vti超过栅极阈值电压Vth的时间。因此,与通常动作时相比,在软 驱动时,在直到栅极电压Vti经过栅极阈值电压V th为止的期间内,将接通驱动电阻的电阻值 切换为较大值,经过栅极阈值电压Vth时栅极电压Vti的充电速度变慢,驱动(源极侧的)速 度变慢。
[0055] 在驱动切换信号为高电平而被指示软驱动的状态下,当或非电路NOR 1的输出信 号反转到低电平时,第1接通用开关元件21与第2接通用开关元件22都断开,并且,第1 断开用开关元件23接通,或电路OR 42的输出维持为高电平,所以第2断开用开关元件24 维持断开状态。由此,如图4(b)所示,被充电到开关元件Ql的栅极的电荷仅经由第1断开 驱动电阻33而放电,放电时间被控制为比图4(a)所示的通常驱动长。
[0056] 负载率检测电路15根据作为电压信号Vfb输入到FB/0LP端子的FB信号对负载率 进行检测,并根据检测到的负载率确定对驱动电路11与再起动延迟电路16输出的驱动切 换信号的输出电平。如图5所示,在起动时、过载时以及额定负载时的负载率是预先设定的 负载率阈值以下的情况下,负载率检测电路15通过输出高电平的驱动切换信号来指示软 驱动。并且,当在额定负载时超过负载率阈值时,负载率检测电路15通过输出低电平的驱 动切换信号来指示通常驱动。此外,在负载率检测电路15中,也可以根据作为电压信号Vc^ 被输入到S/0CP端子的在开关元件Ql中流动的漏极电流ID (峰值)对负载率进行判断。此 外,如图5所示,在起动时和过载时,可以根据作为电压信号Vfb被输入到FB/0LP端子的FB 信号进行检测,也可以通过比较器COMP 1的输出与比较器COMP 2的输出进行检测。
[0057] 在考虑到额定负载条件的情况下,一般多数使用Max负载条件的60 %~80 %左右 的负载率。Max负载也多数以相对于过电流点为120%左右的负载率获得极限,额定负载区 域以相对于过电流点为40 %~60%的负载率控制电压信号Vfb和电压信号V _。并且,负 载率阈值设定成超过额定负载区域的负载率40%~60 %的值,例如如图6(a)所示设定成 80%〇
[0058] 在额定负载时,在包括负载率为40 %~60 %的额定负载区域的负载率为负载率 阈值80%以下的区域中,因为不容易成为连续模式,所以为了降低EMI噪声而采用软驱动, 使得接通驱动电阻与断开驱动电阻比通常驱动时大。由此,驱动速度即针对开关元件Ql的 栅极的充放电速度变慢,成为针对EMI (Electro-Magnetic Interference :电磁干扰)噪声 的对策。图7是对进行了通常驱动的情况下的EMI噪声与进行了软驱动的情况下的EMI噪 声进行比较的图表。设通常驱动时的接通驱动电阻(并联连接的第1接通驱动电阻31和 第2接通驱动电阻32的电阻值)为1,则软驱动情况下的接通驱动电阻(第1接通驱动电 阻31的电阻值)设定为其几倍。并且,设通常驱动情况下的断开驱动电阻(并联连接的第 1断开驱动电阻33和第2断开驱动电阻34的电阻值)为1,则断开驱动电阻(第1断开 驱动电阻33的电阻值)设定为其几倍。根据图7可知,通过采用软驱动,尤其是在频率为 20MHz附近,噪音端子电压大大降低,并且,在频率为30~40MHz的情况下放射噪声级别大 大降低。
[0059] 在额定负载时,在负载率超过负载率阈值80%的区域,以连续模式进行动作的可 能性高。在变成连续模式时,接通时的开关损失会成为很大损失。因此,负载率阈值被设定 为在额定负载时开关元件Ql以连续模式进行动作的负载率以下。并且,在额定负载时,在 负载率超过负载率阈值80%的区域,为了降低开关损失而采用通常驱动,使得接通驱动电 阻和断开驱动电阻比软驱动小。由此,驱动速度即针对开关元件Ql的栅极的充放电速度变 快,能够降低开关损失。
[0060] 关于起动时以及过载时,虽然是连续模式下的动作,但因为时间短,所以为了抑制 整流二极管Dl、D2所产生的电涌电压而采用软驱动,使得接通驱动电阻和断开驱动电阻比 通常驱动时大。由此,驱动速度即针对开关元件Ql的栅极的充放电速度变慢,从而抑制接 通时的放电电流,而能够抑制整流二极管所产生的电涌电压。
[0061] 再起动延迟电路16是在从负载率检测电路15输入高电平的驱动切换信号的状态 下使根据IC用电源电压Vcc而进行的自动重启的周期变慢的电路。即,在本发明中,因为 在过载时进行软驱动,所以通过使自动重启的周期变慢来抑制振荡次数(开关驱动动作的 重复间隔),从而抑制开关元件Ql的发热。
[0062] 如图8所示,从时刻tl起持续为过载状态,当在时刻t2, IC用电源电压Vcc下降 到第2基准电压Voff时,从比较器COMP 3输出低电平的输出信号,控制器IC 1的动作停 止。在控制器IC 1的动作停止后,通过未图示的起动电路对IC用电源电压Vcc进行充电, 当在时刻t3达到第1基准电压Von时,从比较器COMP 3输出高电平的输出信号。在这里, 再起动延迟电路16以如下方式进行控制:即使达到第1基准电压Von,第一次也不对调节 器13和计时电路14输出来自比较器COMP 3的高电平的输出信号。然后,在时刻t4, IC用 电源电压Vcc下降到第2基准电压Voff,在时刻t5达到第1基准电压Von,由此,使从比较 器COMP 3输出的高电平的输出信号对调节器13和计时电路14输出,使控制器IC 1起动。 在该情况下,将未图示的起动电路对IC用电源电压Vcc的2次的量的充电时间(从第2基 准电压Voff到第1基准电压Von)与IC用电源电压Vcc的放电时间(从第1基准电压Von 到第2基准电压Voff)相加得到的时间成为自动重启的周期。因此,在从因连续的过载状 态(图8的Tb)而导致的停止起的再起动中,自动重启的周期至少比通常变慢2个周期以 上。由此,能够抑制振荡次数(开关驱动动作的重复间隔),从而减轻开关元件Ql的发热。 [0063] 此外,存在连续模式的动作点因电源规格而大幅变化的情况(大功率的电源规格 等)。因此,优选负载率阈值可变。例如,可以构成为在控制器IC 1中设置负载率阈值变更 端子,能够通过与该负载率阈值变更端子连接的电阻来变更负载率阈值。此外,也可以在控 制器IC 1中设置用于负载率阈值变更的双列直插开关。
[0064] 如上述所述,第1实施方式是一种开关电源装置,该开关电源装置对变压器T的一 次绕组P施加对交流电源的输入电压进行整流后的直流电压,并使与变压器T的一次绕组P 连接的开关元件Ql进行开关动作,从而使变压器T的二次绕组S感应脉冲电压,并向负载 输出由二次侧整流平滑电路(整流二极管D1、电容器C2)进行整流平滑后的输出电压Vo, 该开关电源装置具有:驱动电路11,其根据驱动切换信号而以栅极电压的充电速度快的通 常驱动与栅极电压的充电速度慢的软驱动中的任一种使开关元件Ql进行开关动作;以及 负载率检测电路15,在额定负载时,在负载率为负载率阈值以下的区域中该负载率检测电 路15输出指示软驱动的驱动切换信号,在额定负载时,在负载率超过负载率阈值的区域中 该负载率检测电路15输出指示通常驱动的驱动切换信号。
[0065] 根据该结构,因为能够对应于负载率阈值而在适当的时机切换通常驱动与软驱 动,所以能够在额定负载时的整个负载区域中进行最佳的驱动动作,并能够不增加开
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